專利名稱：真空噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種因其它流體流動(dòng)速度變化產(chǎn)生壓降而引起另一流體抽吸流動(dòng)的裝置，屬于泵類。
目前，噴射真空泵作為真空精餾，真空提純，真空干燥，真空除氣，真空結(jié)晶，真空蒸發(fā)等工藝中的真空設(shè)備而被廣泛用于化工、醫(yī)藥、油脂、化纖、冶金、造紙等行業(yè)。作為噴射真空泵的主要構(gòu)成是真空噴射裝置，它由噴咀室、噴咀、收縮管、勻壓管和擴(kuò)壓管等組成，噴咀固定安置在噴咀室內(nèi)，當(dāng)高速蒸氣流經(jīng)過(guò)噴咀時(shí)，壓力能便被轉(zhuǎn)化成速度能，蒸汽流在噴咀中膨脹，使噴咀出口面上的流速超過(guò)音速，此時(shí)馬赫數(shù)可達(dá)M＝3～4，而壓力很低，甚至在0.01KPa以下，當(dāng)將被抽氣流管接于噴咀室上時(shí)，被抽氣體便被吸入噴咀室與高速蒸汔流接觸、混和，從而組成了噴射真空泵，實(shí)現(xiàn)泵的抽吸功能。當(dāng)高速混合蒸汽流進(jìn)入收縮管時(shí)，混合流速度將減小，并轉(zhuǎn)化為壓力能，這時(shí)的混合流參數(shù)是不均勻的，在進(jìn)入后面相連的勻壓管后可使混合流參數(shù)如流速、壓力等均勻，最后，該混合蒸汽流將流入擴(kuò)壓管中，流速進(jìn)一步降低，壓力則進(jìn)一步提高，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而完成整個(gè)泵的過(guò)程。但現(xiàn)有的真空噴射裝置其氣流的流道沿軸線方向上的變化是直線性的，呈直錐臺(tái)狀，它們是按一元流流體流動(dòng)狀態(tài)設(shè)計(jì)成型的，這樣氣流的流動(dòng)變化狀態(tài)不符合二元流流動(dòng)狀態(tài)變化的要求，能量在流道內(nèi)的損失較大，動(dòng)力蒸汽的耗量較大。
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述存在的不足，而提供一種具有符合二元流動(dòng)特性的氣流流道，且流阻較小，動(dòng)力蒸汽損耗較小的真空噴射裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，即噴咀的喉部截面至出口面的流道內(nèi)表面是一個(gè)逐步放大的曲面，收縮增壓管的流道內(nèi)表面是一個(gè)逐漸收縮的曲面，而擴(kuò)壓管的流道內(nèi)表面是逐漸擴(kuò)放的曲面。這些曲面均按流體二元流流動(dòng)狀態(tài)變化方程式來(lái)設(shè)計(jì)制造的。
本實(shí)用新型所述的噴咀進(jìn)口面至喉部截面是用一個(gè)R值聯(lián)接的弧形通道，使得流體在此處能得到圓滑的過(guò)渡，減少流阻。


如下圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的噴咀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的收縮管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的擴(kuò)壓管結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將通過(guò)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的介紹，圖1，噴咀1固定安置在噴咀室2內(nèi)，該噴咀室2為弧形通道，側(cè)端可固連被抽氣體的流通管道3，正中方向固連有收縮增壓管4，后面相繼連接有口徑不變的勻壓管5和擴(kuò)壓管6。高速蒸汽流7從噴咀1進(jìn)入噴咀室2，蒸汽流在噴咀1中收縮后膨脹，壓力能轉(zhuǎn)化為速度能，使噴咀出口面上的流速超過(guò)音速，為使高速蒸汽流在噴咀1中符合氣流流動(dòng)特性，降低流阻，將噴咀1的流道內(nèi)表面制作成曲面狀，見(jiàn)圖2，即噴咀1的進(jìn)口面8至喉部截面9是用一個(gè)R值聯(lián)結(jié)弧形通道，它近似于直徑為2R的1／4球面的母線，而喉部截面9至出口面10的流道內(nèi)表面是一個(gè)逐步放大的曲面11，這個(gè)曲面狀流道是按一個(gè)二元流流體流動(dòng)狀態(tài)變化方程式設(shè)計(jì)制造的，它是根據(jù)不同的流體流動(dòng)參數(shù)值因而具有不同的二元流流體流動(dòng)方程式而采用專用的曲線靠模車削加工而成。
高速蒸汽流在進(jìn)入噴咀室2后將噴咀室內(nèi)的空氣抽出，使噴咀室內(nèi)的壓力降至很低，于是被抽氣體從流通管道3中流向噴咀室與高速蒸汽流接觸、混和，然后流入收縮增壓管4，這種收縮增壓管4的流道內(nèi)表面是一個(gè)逐漸收縮的曲面12，見(jiàn)圖3，這個(gè)曲面12也是按照混合流從超音速流變成等(亞)音速流的狀態(tài)變化方程式設(shè)計(jì)，用特定的曲線靠模車削加工而成，且不同的流動(dòng)工況有不同的曲面。
通過(guò)收縮增壓管4，使混合流速度減小，而壓力增加，在這一流動(dòng)過(guò)程中，混合流的各種參數(shù)是不均勻的，因此在其后面相連有流道內(nèi)徑不變的勻壓管5，混合流通過(guò)這一段后，流速和壓力等參數(shù)趨于均勻，然后再流入后面相連的擴(kuò)壓管6，這時(shí)混合流的流速進(jìn)一步降低，壓力則進(jìn)一步提高，最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同樣擴(kuò)壓管6的流道內(nèi)表面也是按照等(亞)音速流轉(zhuǎn)化成低速流(＜60米／秒)的狀態(tài)變化方程式制造成逐漸擴(kuò)放的曲面13，見(jiàn)圖4。不同的流動(dòng)工況同樣有不同的曲面13，它也是通過(guò)特定的曲線靠模經(jīng)車削加工而成。由上述真空噴射裝置組成的噴射泵其級(jí)后的壓力要比噴咀室內(nèi)高，即被抽氣體入口處的壓力高得多，從而實(shí)現(xiàn)了泵的作用。
關(guān)于上述曲面的設(shè)計(jì)和制作，均是按照流體二元流狀態(tài)變化方程式進(jìn)行的，現(xiàn)以噴咀為例簡(jiǎn)述如下已知條件有P0——水蒸汽在噴咀進(jìn)口面壓力；t0——水蒸汽在噴咀進(jìn)口面的溫度；G0——噴咀蒸汽流量；P1——水蒸汽在噴咀出口面壓力。由P0及t0在專用的水蒸汽IS圖上可定出狀態(tài)點(diǎn)，按絕熱過(guò)程在圖1上找出P1點(diǎn)，由IS圖可查出理論焓降H，考慮損失△H后在P1壓力線上可查出噴咀出口面上的蒸汽比容V1和干度X1。噴咀出口面蒸汽流速按S1＝91.84

計(jì)算，當(dāng)V1，X1及S1知道后即可按公式F1＝ (XGoV1)/(S1) 計(jì)算出理論上的噴咀出口面積，修正后定出該面積，并求出出口半徑r1。
根據(jù)P0、T0、G0查出或計(jì)算出喉部半徑為r0。根據(jù)不脫流的噴咀擴(kuò)張角度要求取α＝12°～16°，這樣噴咀出口面至喉部長(zhǎng)度L即可算出。然后根據(jù)方程式

式中r0——為喉部半徑； r1——為出口半徑；L——喉部截面至出口面距離； r——對(duì)應(yīng)于不同距離X上的不同半徑。
根據(jù)此曲線即可做成曲面噴咀的樣板。
除了上述方法外，本實(shí)用新型也可將L等分成若干段，根據(jù)IS圖定出各段的比容V及干度X，求出其相應(yīng)的面積，即求出相應(yīng)的r值，用曲線聯(lián)結(jié)起來(lái)。這種方法求出的曲線與前面所述的方法大致相同。
本實(shí)用新型實(shí)際上是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的一種改進(jìn)，它具有氣流流動(dòng)特性好，流動(dòng)阻力小，能有效降低動(dòng)力蒸汽消耗等特點(diǎn)，有較顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求1.一種由噴咀、噴咀室、收縮增壓管、均壓管、擴(kuò)壓管等組成的真空噴射裝置，其特征在于所述的噴咀(1)的喉部截面(9)至出口面(10)的流道內(nèi)表面是逐步放大的曲面(11)，收縮增壓管(4)的流道內(nèi)表面是逐漸收縮的曲面(12)，而擴(kuò)壓管(6)的流道內(nèi)表面是逐漸擴(kuò)放的曲面(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的真空噴射裝置，其特征在于所述的噴咀(1)的進(jìn)口面(8)至喉部截面(9)是用一個(gè)R值聯(lián)接的弧形通道。
專利摘要一種真空噴射裝置，它由噴嘴、噴嘴室、收縮增壓管、均壓管、擴(kuò)壓管等組成，其特征是所述的噴嘴、收縮增壓管和擴(kuò)壓管的流道內(nèi)表面均是曲面，該曲面是按照蒸汽混合流在流道中的二元流流動(dòng)狀態(tài)變化方程式而設(shè)計(jì)制造的，從而使本實(shí)用新型具有液體流動(dòng)特性好，流動(dòng)阻力小，能有效地降低動(dòng)力蒸汽消耗等特點(diǎn)，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F04F5/00GK2150374SQ9320093
公開(kāi)日1993年12月22日 申請(qǐng)日期1993年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月1日
發(fā)明者余宗寧 申請(qǐng)人:余宗寧